3.12.4. Выбор параметров фюзеляжа

Для легких вертолетов категории Е-1-Л1 силовой каркас фюзеляжа часто выполняется ферменной конструкции, к которой крепятся кабина летчиков, пассажиров и кресла, элементы системы управления, главный редуктор с несущим винтом, силовая установка, хвостовая балка с рулевым винтом и полозковое шасси. Обшивка может воспринимать внешние (поверхностные аэродинамические и т.п.) нагрузки и передавать их на стержневую ферму или нет. Ферма воспринимает все виды нагрузок: внешние (массовые, аэродинамические, инерционные и др.) и внутренние (изгибающие и крутящие моменты, перерезывающие и продольные силы). В связи с тем, что обшивка часто не включается в силовую схему фюзеляжа, вырезы в ней не требуют значительных усилений.

Кабина должна иметь большую площадь остекления для хорошего обзора экипажу во всех направлениях, минимальное лобовое сопротивление, большую вместимость и модульность конструкции для удобства ее снятия и установки, а также ремонта вертолета.

Хвостовая балка (ХБ) может быть выполнена ферменной или в виде тонкостенной дюралюминиевой трубы, или монококовой сборной конструкции из легких сплавов. Однако наиболее целесообразной следует признать моноблочную конструкцию, так как каждый стержень ферменной является источником колебаний, а в зонах соединений – существенной нерегулярностью (концентратором). Применение для хвостовой балки монолитной трубы постоянного сечения сопряжено с потерями в массе.

В связи с тем, что решение о создании легкого вертолета категории Е-1-Л1 может приниматься индивидуально, то выбор типа фюзеляжа (балочная, ферменная или смешанная конструкции) заключается в согласовании жесткости конструкции фюзеляжа с нагрузками в каналах и элементах системы управления вертолета. Другие рекомендации по выбору типа фюзеляжа определяются назначением вертолета.

А нализ статистики вертолетов показывает, что ферменная конструкция фюзеляжа (как, например, на вертолетах Белл 47G-3В-1 и Алуэтт-II) даже на небольших современных легких вертолетах не применяется (рис. 3.18). Вместо нее используется каркасная конструкция со сравнительно толстой, слабо напряженной обшивкой, как на вертолете Газель, или конструкция с тонкой напряженной обшивкой, как на вертолете Пума.

1

Рис. 3.18. Эволюция фюзеляжей легких вертолетов фирмы Аэроспасьяль:

1 ‑ вертолет Алуэтт II, совершивший первый полет 12 марта 1955 г. (взлетный вес 1600 кгс, = 1,85 м²); 2 ‑ вертолет Газель, совершивший первый полет 7 апреля 1967 г. (взлетный вес 1800 кгс; = 0,8 м²)

Балочная конструкция состоит из каркаса, работающей обшивки и силовых узлов. Каркас представляет собой два набора: поперечный (шпангоуты и диафрагмы) и продольный (стрингеры, балки (лонжероны), элементы жесткости).

По статистическим данным, шаг нормальных шпангоутов большинства авиаконструкций составляет 450500 мм, стрингеров – 150200 мм, нервюр – 250350 мм. Для хвостовых частей центральной части фюзеляжа и хвостовой балки шаг и длину стрингеров показывают схемой распределения стрингеров.

Для вертолетов легкой весовой категории отношение длины носовой части фюзеляжа (от носка до оси вращения НВ) к длине фюзеляжа рекомендуется 0,36...0,4, а удлинение фюзеляжей  ‑ 3,0...5,5, где — строительная высота фюзеляжа.

Для уменьшения лобового сопротивления фюзеляжа при угле атаки желательно наибольшее поперечное сечение располагать на расстоянии от носа фюзеляжа.